Carter de boîte de vitesses fabriqué par impression 3D indirecte (Photo : Deutsche Bahn AG / Dominic Dupont
100 000, c’est le nombre impressionnant de pièces détachées que la Deutsche Bahn revendique avoir imprimées en 3D à ce jour. Tout a commencé en 2015 lorsque l’entreprise ferroviaire publique allemande a fait l’acquisition de ses premières imprimantes 3D sur lesquelles elle a commencé par fabriquer de simples pièces de rechange en plastique, notamment des patères. Depuis, la société a cumulé pas moins de 500 cas d’applications.
Ces dernières années, on a pu constater qu’un nombre croissant de compagnies ferroviaires se sont converties à la fabrication additive pour optimiser leur maintenance. L’explication de cet intérêt réside dans la remarquable agilité qu’offre cette technologie par rapport aux méthodes traditionnelles. Un avantage majeur, surtout dans un secteur où le besoin en pièces de rechange est très élevé. La raison est que les véhicules en service sont généralement très âgés (plus de 20 ans en moyenne), et qu’un train se compose d’un très grand nombres de pièces, soit environ 150 000. Le défi de la maintenance réside dans le fait que les véhicules ferroviaires sont conçus pour avoir une durée de vie dépassant les 25 ans. Et il n’est pas rare qu’un train reste en service pendant 40 à 50 ans, voire même plus.
Si l’impression 3D intéresse donc autant les compagnies ferroviaires, ce que les délais de fourniture des pièces sont un défi de tous les jours pour leurs opérations de maintenance. L’immobilisation imprévue d’un train peut entraîner des coûts journaliers se chiffrant à plusieurs dizaines de milliers d’euros. Par conséquent, l’objectif est de remettre le train sur les rails le plus rapidement possible. Etant donné l’age des trains, il arrive aussi que certains éléments ne sont plus fabriqués chez les constructeurs ou les sous-traitants.
La liberté de conception de l’impression 3D permet de répondre à ces problématiques en produisant rapidement et à moindre coût de nouvelles pièces. En s’affranchissant de moules coûteux, notamment, ou en imprimant directement ces derniers. De plus, la possibilité d’imprimer des pièces détachées à la demande grâce à la numérisation des stocks apporte une flexibilité accrue à la maintenance tout en réduisant les coûts.
Illustrant ces bénéficies, la 100 000e pièce produite par la Deutsche Bahn se trouve être un carter de boîte de vitesse pour les locomotives de manœuvre. Une pièce métallique dont on apprend qu’elle a été fabriquée à partir d’un moule imprimé en 3D. Avec son volume de près d’un mètre cube et son poids de 570 kilogrammes, ce carter est la pièce la plus grande et la plus lourde jamais imprimée par la société allemande qui au passage se revendique comme le leader mondial de l’impression 3D pour l’industrie ferroviaire. La Deutsche Bahn estime que ce composant indispensable va permettre des temps de réparation plus rapides et une meilleure préparation pour environ 370 locomotives.
« L’impression 3D transforme la maintenance. Cela permet d’économiser du temps, de l’argent et des ressources… »
La Deutsche Bahn explique que la fabrication d’une pièce comme le carter par des méthodes d’approvisionnement conventionnelles implique habituellement de longs délais de livraison, soit dix mois en moyenne. L’impression 3D lui aurait permis de ramener celui-ci à seulement deux mois. Côté procédé, on apprend que le moule a été fabriqué selon un procédé d’impression 3D à jet de liant.
Plutôt que d’avoir à gérer elle même des centaines d’imprimantes 3D coûteuses, la Deutsche Bahn s’appuie sur un partenariat avec le réseau Mobility goes Additive. Composé de plus de 40 entreprises parmi lesquels des fabricants d’imprimantes 3D, des prestataires de services d’impression, et des universités, celui-ci vise à faciliter les interactions entre entreprises, institutions et chercheurs dans le domaine des solutions additives pour le secteur de la mobilité et de la logistique.
Pour les compagnies ferroviaires, l’utilisation de la fabrication additive et de sa chaîne numérique représente une opportunité formidable pour réduire les coûts liés au stockage tout en palliant dans le même temps aux ruptures d’approvisionnement. En raison de leurs délais d’approvisionnement souvent très longs pouvant s’étendre sur plusieurs mois, les sous-traitants peuvent imposer des minimums de commande aussi coûteux que contraignants en matière de stockage.
Le passage à la fabrication additive a conduit la Deutsche Bahn a se constituer une base de données ont été enregistrés diverses modèles 3D de pièces de rechange. Le carter de la boîte de vitesses est donc venu s’ajouter aux nombreux pièces qui composent désormais son entrepôt numérique. Au besoin, la compagnie peut choisir sa pièce en quelques clics et la produire rapidement grâce à l’impression 3D. De 1 000 modèles actuellement référencés dans cette bibliothèque numérique, DB prévoit de monter à 10 000 composants différents d’ici 2030.
« L’impression 3D transforme la maintenance. Cela permet d’économiser du temps, de l’argent et des ressources car nous pouvons produire des pièces de rechange d’une simple pression sur un bouton grâce à un « entrepôt numérique » et nous n’avons pas besoin de stocks importants. », a déclaré Daniela Gerd tom Markotten, membre du conseil d’administration de la DB pour la numérisation et la technologie. « En période de goulots d’étranglement de l’approvisionnement mondial et de pénurie de matières premières, l’impression 3D est plus importante que jamais. »
Bien sûr, la Deutsche Bahn n’est pas le seul acteur du ferroviaire à faire entrer l’impression 3D dans ses centres de maintenance. Des exploitants de trains dont le néerlandais Nederlandse Spoorwegen et le français SNCF, ou encore le constructeur Alstom, ont déjà de nombreuses pièces imprimées en 3D qui roulent sur leurs trains. Mentionnons également Faiveley Transport, un équipementier français spécialisé dans le transport principalement ferroviaire (trains, tramways et métros), qui s’apprête à ouvrir cette année un centre de production dédié à Saint-Pierre-des-Corp (37). D’une surface de 300 m2, celui-ci sera entièrement dédié à la fabrication additive de pièces en aluminium et en polymère.
Passionné par l’impression 3D, je dispense la bonne parole pour démocratiser et ouvrir cette technologie au plus grand nombre. Actualités, applications, interviews… J’œuvre pour démontrer aux particuliers et professionnels tout le potentiel de cet outil révolutionnaire. Entreprises, fablabs, distributeurs, associations, designers, je souhaite aussi créer à travers ce site une émulation entre les différents acteurs de ce domaine.
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